Autoexpertion.ru

Установка компрессора на авто

Пневмосистема для трофи-джипа

Подготовка автомобиля для трофи-рейда – задача нетривиальная. Необходимо добиться, чтобы гражданский по рождению автомобиль превратился в болотного монстра, способного проехать там, где проехать вообще нельзя. От подготовки техники зависит 90% процентов успеха в заездах. Причем при конструировании агрегата упор делается прежде всего на надежность, и если можно продублировать какую-либо систему, ее дублируют.

Одним из непременных признаков автомобиля, подготовленного для трофи-рейда, являются колеса низкого давления, которые позволяют ездить при давлении в них 0,3–0,5 атмосферы по мягким грунтам с относительно невысокой скоростью. Для преодоления же участков с твердым покрытием необходимо поднять давление в колесах до привычных 1,8 атм, на что уходят драгоценные минуты зачетного времени. Поэтому джиперы давно вооружились компрессорами. Одними из самых распространенных по праву считаются компрессоры, выпускающиеся под маркой «БЕРКУТ» (Berkut). Большие, мощные, высокопроизводительные аппараты позволяют поднять давление быстро и эффективно, но необходимость разматывать и сматывать их провода и шланги в условиях лимитированного времени вносит дополнительную нервозность и оборачивается риском потерять или испортить оборудование. Поэтому профессионалы производят стационарную установку пневмосистемы на автомобиль. Подобную инсталляцию, но не на джип, а на вполне обычную легковушку мы описывали ранее (http://www.autodela.ru/main/top/diy/pnevmo_Cicada_Berkut). При этом наличие пневмосистемы на борту делает доступными для джипера такие опции, как быстрая подкачка колес, возможность установки пневматически управляемой муфты разблокировки лебедки, и самое интересное – возможность инсталляции пневмоблокировок дифференциалов.

Автор инсталляции двухконтурной пневматической системы Константин Волков и его система.

В нашей статье мы познакомим вас с инсталляцией, произведенной на автомобиль Bertone Freeclimber при подготовке его для трофи-рейда «Ладога 2014». Автор инсталляции К. Волков ведет свой дневник http://www.drive2.ru/r/other/288230376151820570/logbook, в котором можно ознакомиться с работами, произведенными с автомобилем. Мы же остановимся только на создании пневмосистемы.

Одной из главных задач, которые придется решать пневматической системе нашего трофи-джипа, – это работа пневмоклапана блокировки дифференциалов. Для повышения надежности система была спроектирована из двух независимых смежных контуров, которые при необходимости можно объединить. Дополнительно от установленного комплекса запитываются звуковой пневмосигнал и стопор лебедки, а также выведены два гнезда для одновременного подключения шлангов подкачки колес по левому и правому бортам.

Состав пневматической системы

Состав системы: Компрессоры: Berkut PRO-20 для контура блокировок и Berkut PRO-24 для контура остальных пневмопотребителей. Ресивер Berkut AT-08 (2 GA), полный установочный комплект для оснащения ресивера Berkut TG-53, в который входят различные установочные компоненты и фитинги, необходимые для инсталляции пневмосистемы, установочный комплект Berkut TG-56 , рассчитаный на стационарное соединение автомобильного компрессора и ресивера — резервуара и профессиональный комплект для пневмосистемы с расширенными возможностями Berkut TG-59,особенностью которого является наличие распределительной гребенки на шесть портов для многозадачной пневмосистемы.

Ее сердцем являются два профессиональных компрессора Berkut Pro-24 и Berkut Pro-20 . С результатами тестов этих моделей вы можете ознакомиться после основной статьи. Выбор на эти компрессоры пал по нескольким причинам: надежность исполнения, наличие у производителя монтажных комплектов для инсталляции пневмосистем, а также герметичность компрессоров, что немаловажно для трофи-рейдов, где нередки случаи затопления салона автомобиля.

Компрессоры были нагружены на два ресивера. Berkut Pro-24 поддерживал давление в ресивере Berkut АТ-08 емкостью 7,6 литра, а Berkut Pro-20 нагружен был на ресивер 8 литров.

Первый контур системы отличается большей производительностью и отвечает за систему подкачки колес, управляет пневматической муфтой разблокировки лебедки и пневмосигналом. Второй контур управляет только передними и задними пневмоблокировками.

Комплектация компрессора для стационарной установки Berkut PRO-24 , ресивера Berkut AT-08 (2 GA) и установочного комплекта Berkut TG-56.

Для инсталляции пневмосистемы использовались установочные комплекты Berkut TG-56, Berkut TG-53 и Berkut TG-59. Для полной инсталляции понадобились все три набора, поскольку каждый из них имеет свою особенность.

Установочный комплект Berkut TG-56 наиболее универсальный: в него входят не только манометр и необходимая фурнитура для подключения ресивера, но и реле, отслеживающее давление в системе и при необходимости включающее компрессор при его снижении. Этот комплект рассчитан на стационарное соединение автомобильного компрессора и ресивера – резервуара, способного накапливать большое количество сжатого воздуха.

Комплектация компрессора для стационарной установки Berkut PRO-20 , установочного комплекта Berkut TG-59 и Berkut TG-53.

Установочный комплект Berkut TG-59 необходим для создания пневмосистемы с несколькими потребителями, для чего в его набор входит гребенка на шесть портов для разветвления воздушной магистрали. Комплект позволяет автомобилисту-профессионалу организовать многозадачную пневмосистему на базе своей машины.

Дополняет все это установочный комплект для оснащения ресивера Berkut TG-53, в который входят необходимые фитинги.

При этом входящей в комплекты Berkut TG-56 и TG-59 воздушной магистрали высокого давления хватило для полной инсталляции пневмосистемы.

Комплектные манометры обеспечивают независимый контроль давления в каждом пневмоконтуре. Они выполнены по автомобильным стандартам и имеют подсветку шкалы при включенных габаритных огнях.

Установка

Для установки обеих пневмосистем было выбрано место в кузове джипа над правой задней колесной нишей. Для крепления компрессоров и ресиверов были изготовлены кронштейны. Конфигурационно контур дополнительного оборудования и подкачки шин разместился ближе к задней двери, а контур, отвечающий за работу пневмоблокировки дифференциалов, – ближе к передней части салона. Между ними была установлена гребенка, позволяющая замкнуть контуры в случае выхода из строя одного компрессора. При этом мощности каждого из используемых «беркутов» хватало для работы в этом режиме обоих контуров.

Автомобиль вывешен для установки пневмоблокировок дифференциала «СПРУТ».

Одна из особенностей инсталляции – вывод магистралей забора воздуха обоих компрессоров на уровень крыши автомобиля. Управление потребителями осуществляется при помощи пневмоклапанов, сборку из которых расположили под торпедой.

При выборе места инсталляции системы учитывалось удобство ее обслуживания и монтажа.

На передней панели автомобиля собрана панель управления, которая позволяла не выходя из салона переключать потребителей как водителю, так и штурману.

Чтобы быстро подкачать колеса, с правой и левой сторон торпеды были выведены пневморозетки магистралей. Наличие двух розеток позволяло подкачивать колеса автомобиля сразу с двух сторон, используя при этом относительно короткие шланги.

Каждый из компрессоров установили максимально близко к ресиверам, на которые они будут нагружены. Berkut PRO-24 над Berkut AT-08 (2 GA), а Berkut PRO-20 между ресивером Беркут AT-08 (2 GA) и его собственным.

После установки крупных узлов они соединялись друг с другом электрическими и пневматическими магистралями. Все жестко крепилось к кузову хомутами и стяжками.

Для обеспечения пневмоблокировок дифференциала используется отечественная продукция, произведенная в Ульяновске под маркой «СПРУТ». В выключенном (разблокированном) состоянии дифференциала с пневматической блокировкой происходит распределение крутящего момента между правым и левым ведущими колесами и обеспечивается возможность вращения колес с разными частотами. Во включенном (заблокированном) состоянии крутящий момент распределяется между правым и левым ведущими колесами, вращающимися с одинаковой частотой, что обеспечивает повышенную проходимость автомобиля. Блокировка дифференциала приводится в действие сжатым воздухом. Управление блокировкой дифференциала осуществляется посредством включения пневмораспределителя. Рабочее давление пневмоблокировки – 4,5–7 атм при минимальном давлении срабатывания 3 атм. Таким образом, создаваемых контуров с рабочим давлением 5,5 атм должно хватить для срабатывания блокировок.

Читать еще:  Тест шин r17 зима

На распределительной гребенке располагается красный кран объединения обоих контуров пневмосистемы.

Опыт эксплуатации

Вывод фильтров забора воздуха под крышу автомобиля позволил сохранить работоспособность пневмосистем даже при затоплении салона.

Самое главное: на протяжении всей дистанции трофи-рейда «Ладога 2014» пневмосистема отработала на отлично, и объединять контуры из-за выхода из строя одного из них так и не пришлось. Причем компрессорам приходилось работать и под водой при затоплении салона во время преодоления спецучастка. Вывод фильтров забора воздуха под крышу оказался правильным решением.

Клавиши управления всей пневматикой находятся в центре торпеды. Что позволяет управлять ими и водителю и штурману. Компрессор включался клавишей на панели управления: передняя пневмоблокировка, задняя пневмоблокировка. На этой же панели были установлены два манометра, которые передавали показания давления в контуре пневмоблокировок и контуре пневмоподкачки.

Удобно было пользоваться короткими шлангами подкачки при повышении давления с 0,3–0,5 до 1,5 атм, необходимых для быстрого преодоления отрезков пути с твердым покрытием между спецучастками. Наличие двух пневморозеток позволяло производить подкачку как штурману, так и водителю одновременно. Запас воздуха в ресиверах позволял забортировать 32-дюймовое колесо прямо в кузове. В случае разбортирования ведущих колес во время гонки достаточно было вывесить его на домкрате и подать воздух, под действием которого покрышка садится на диск. Когда счет идет на секунды, это очень важно.

Отлично показал себя пневмороспуск лебедки. Водитель подавал давление на пневмоклапан, а штурман в это время свободно разматывал трос. Сброс давления снова подключал лебедку к приводу.

Блок управления лебедкой находится под рукой водителя. Над ним расположена пневморозетка подкачки колес.

Аналогичная пневморозетка есть и у штурмана. Это позволяет накачивать колеса с обоих сторон одновременно, а также пользоваться короткими шлангами.

Таким образом, можно без преувеличения сказать, что созданная двухконтурная пневмосистема на базе оборудования «БЕРКУТ» внесла значительный вклад в удачное выступление экипажа К. Волкова на трофи-рейде «Ладога 2014».

Автор инсталяции рассказывает о своей системе.

Механический наддув двигателя своими руками: установка компрессора

Как известно, мощность любого атмосферного двигателя сильно зависит от рабочего объема, а также является в достаточной степени ограниченной физическим рабочим объемом ДВС. Если просто, атмосферный мотор «затягивает» наружный воздух благодаря разрежению, которое возникает в результате движения поршней в цилиндрах.

При этом от количества поступающего воздуха напрямую зависит и количество топлива, которое можно в дальнейшем эффективно сжечь. Другими словами, чтобы сделать атмосферный двигатель мощнее, необходимо увеличивать рабочий объем цилиндров, наращивать количество цилиндров или комбинировать то и другое.

Еще одним действенным способом является подача воздуха в двигатель под давлением. В этом случае объем цилиндра и количество «горшков» можно не менять, при этом воздух нагнетается принудительно, что автоматически позволяет подать больше горючего и далее сжечь такой заряд топливно-воздушной смеси с максимальной отдачей.

Среди нагнетателей воздуха следует выделить турбонаддув и механический компрессор. Каждое из решений имеет как свои плюсы, так и минусы, при этом установить механический нагнетатель воздуха своими руками на практике вполне может оказаться несколько проще, чем грамотно выполнить работы по установке турбонаддува. Далее мы поговорим о том, можно ли поставить компрессор на двигатель своими руками и что нужно учитывать в рамках такой инсталляции.

Наддув двигателя механический: что нужно знать

Начнем с того, что установка любого типа нагнетателя (механический или турбонаддув) возможна как на инжекторном, так и на карбюраторном двигателе. В обоих случаях предполагается ряд доработок силового агрегата, однако установить турбину на двигатель несколько сложнее и дороже по сравнению с компрессором.

Становится понятно, что механический нагнетатель является более доступным способом повышения мощности двигателя, такое решение проще установить на мотор, причем работы можно выполнить даже самостоятельно. При этом общий принцип действия нагнетателя достаточно прост.

Рекомендуем также прочитать статью о том, как установить турбонаддув на карбюраторный двигатель. Из этой статьи вы узнаете об особенностях установки турбонаддува на двигатель с карбюратором, а также что нужно учитывать при такой установке.

Устройство фактически можно сравнить с навесным оборудованием (генератор, насос ГУР или компрессор кондиционера), то есть агрегат приводится от двигателя. В результате работы механического компрессора воздух сжимается и поступает в цилиндры под давлением.

Это позволяет лучше продувать (вентилировать) цилиндры от остатков отработавших газов, в значительной степени улучшается наполнение цилиндра, количество воздуха в камере сгорания повышается, что делает возможным сжечь больше топлива и увеличить мощность двигателя.

Работа компрессора дает такой же результат, как и турбонаддув. Главным отличием является только то, что турбонагнетатель использует для вращения турбинного колеса энергию выхлопных газов, в то время как механический компрессор связан с коленвалом двигателя посредством ременной передачи. Естественно, такой тип привода несколько отнимает мощность у ДВС, однако плюсом является простота конструкции.

Также компрессор имеет прямую зависимость от оборотов мотора. Чем сильнее раскручен двигатель, тем больше воздуха подается в камеры сгорания и, соответственно, увеличивается мощность. При этом нет ярко выраженного эффекта турбоямы (турболаг), который встречается на моторах с турбонаддувом. Турбояма проявляется в виде провала на низких оборотах, когда энергии выхлопа еще недостаточно для раскручивания турбины и создания необходимого давления для эффективной подачи воздуха в цилиндры.

Если говорить об установке механического компрессора на атмосферный карбюраторный или инжекторный двигатель, нужно понимать, что двигатель все равно нужно подготовить (учитывается изменение степени сжатия, осуществляются доработки «по железу», меняется прошивка ЭБУ на инжекторных моторах и т.д.).

Другими словами, все работы выполняются комплексно, что в дальнейшем позволяет форсированному силовому агрегату успешно и стабильно работать без значительного сокращения его моторесурса. Теперь давайте рассмотрим некоторые особенности такой установки.

Установка механического комперссора на двигатель: тонкости и нюансы

Начнем с того, что главной задачей является подбор механического нагнетателя, который будет соответствовать ряду требований (вес, габариты, производительность, режимы работы, особенности смазки, исполнение привода и т.д.).

Для этих целей можно приобрести компрессор от какого-либо автомобиля или же заказать готовый тюнинг-комплект для форсирования двигателя. Также отмечены случаи, когда нагнетатель изготавливался самостоятельно, однако такие самодельные решения достаточно редки, особенно на территории СНГ.

На практике зачастую устанавливают тюнинг-комплекты (турбо-Кит наборы), реже используют детали б/у, которые снимаются с других компрессорных автомобилей. Плюсом готового комплекта является то, что такой набор рассчитан для установки на конкретную модель автомобиля. Это значит, что вместе с компрессором поставляются крепежи, ремни, привод, воздуховоды, прилагается инструкция и т.д.

Единственным минусом можно считать относительно высокую цену проверенных предложений на рынке, тогда как более доступные по цене наборы могут иметь сомнительное качество и быстро выйти из строя.

Параллельно следует учитывать, что также необходимо доработать штатную систему охлаждения и топливоподачи с учетом изменившейся производительности силового агрегата. Если просто, форсирование двигателя при помощи компрессора предполагает то, что топлива за единицу времени нужно подавать больше. Для этого может понадобиться менять бензонасос, ставить боле производительные форсунки и т.д.

Также не следует забывать о том, что большая мощность достигается за счет сжигания большего количества топлива. Закономерно, что выделение тепла в этом случае также сильно увеличивается, а мотор потребует более интенсивного охлаждения.

Читать еще:  Лада веста описание автомобиля

Что такое компрессор? Роль компрессора в работе двигателя автотомобиля

Компрессором называют любое приспособление, которое предназначено для сжатия и подачи воздуха, а также других газов под давлением. Где используется это устройство?

Автомобильные инженеры, создатели гоночных авто и просто любители скорости все время работают над увеличением мощности двигателей. Одним из способов ее увеличения есть строительство мотора большого внутреннего объема, но большие двигатели много весят и кроме того затраты на их производство и содержание очень высоки.

Фото. ProCharger D1SC – центробежный компрессор

Второй способ увеличения интенсивности двигателя – это создание агрегата стандартного размера, но более эффективного в использовании. Более эффективной отдачи можно добиться при нагнетании большего объема воздуха в камеру сгорания, которое позволяет подать в цилиндр больше топлива, а значит достичь большей мощности за счет высокого давления и соответственно сильного выброса газа. Именно компрессор, который также называют нагнетателем, позволяет усилить подачу воздуха и увеличить мощность двигателя.

Кроме компрессора существует еще турбокомпрессор. Отличия между этими двумя устройствами состоят в способе извлечения энергии. Обычный компрессор приводится в действие энергией, которая передается от коленчатого вала мотора через ременный или цепной привод механическим путем. Что касается турбокомпрессора, то она работает благодаря сжатому потоку выхлопных газов, вращающих турбину.

Как работает компрессор

Для того чтобы понять как работает данный механизм, рассмотрим схему работы обычного четырехтактного двигателя внутреннего сгорания. С движением вниз поршня создается разрежение воздуха, который под действием атмосферного давления поступает в камеру сгорания. После поступления воздуха в двигатель он объединяется с топливной смесью и создает заряд, который можно трансформировать в полезную кинетическую энергию в результате горения. Горение создает свеча зажигания. Как только происходит реакция окисления топлива, выбрасывается большой объем энергии. Сила этого взрыва приводит в движение поршень, а сила этого движения поступает на колеса, заставляя их вращаться.

Более плотный поток топливно-воздушной смеси в заряд будет создавать более сильные взрывы. Но стоит понимать, что для сжигания конкретного количества топлива требуется определенное количество кислорода. Правильным считается соотношение: 14 частей воздуха к 1 части атмосферного воздуха. Эта пропорция имеет очень большое значение для эффективной работы силового агрегата автомобиля и выражает собой правило: “для того чтобы сжечь больше топлива нужно подать больше воздуха”.

В этом и состоит работа компрессора. Он сжимает воздух на входе в двигатель, позволяя наполнять двигатель большому его количеству и создавать повышение давления. Вместе с этим в двигатель может поступать большее количество топлива, вызывая увеличение мощности. В среднем компрессор прибавляет 46% мощности и 31% крутящего момента.

Механический нагнетатель запускается с помощью приводного ремня, обернутого вокруг шкива, который подключен к ведущей шестерне. Ведущая шестерня привод в движение шестерню нагнетателя. Ротор компрессора впускает воздух, сжимает его и вбрасывает во впускной коллектор. Скорость вращения компрессора составляет 50 – 60 тысяч оборотов в минуту. В результате нагнетатель увеличивает подачу воздуха в двигатель машины примерно на 50%.

Так как горячий воздух сжимается, он теряет свою плотность и не может сильно расшириться во время взрыва. В этом случае он не может отдать столько же энергии, сколько производится при возгорании свечой зажигания более прохладной топливно-воздушной смеси. Можно сделать вывод, что для того чтобы нагнетатель работал с максимальной отдачей сжатый воздух на выходе из устройства должен быть охлажден. Процессом охлаждения воздуха занимается интеркулер. Горячий воздух охлаждается в трубках интеркулера с помощью холодного воздуха или холодной жидкости, в зависимости от вида механизма. Снижение температуры воздуха, увеличивая его плотность, делает сильнее заряд, который поступает в камеру сгорания.

Виды компрессоров

Компрессоры бывают трех видов: двухвинтовые, роторные и центробежные. Основное отличие между ними состоит в способе подачи воздуха во впускной коллектор автомобильного двигателя.

Двухвинтовой компрессор

Двухвинтовый нагнетатель состоит из двух роторов, внутри которых циркулирует воздух. Эта конструкция создает много шума в виде свиста сжатого воздуха, который приглушают специальными методами шумоизоляции двигателя.

Фото. Двухвинтовой компрессор

Роторный компрессор

Роторный нагнетатель расположен, как правило, в верхней части автомобильного двигателя и состоит из вращающихся кулачковых валов, которые перемещают атмосферный воздух во впускной коллектор. Он имеет большой вес и значительно утяжеляет вес транспортного средства. Кроме того, воздушный поток в данном виде компрессора имеет прерывистую структуру, что делает его наименее эффективным по сравнению с другими видами компрессоров.

Фото. Роторный компрессор

Центробежный компрессор

Центробежный нагнетатель – наиболее эффективен для принудительного повышения давления внутри двигателя машины. Он представляет собой крыльчатку, вращающуюся с огромной силой и нагнетающую воздух в небольшой корпус компрессора. Центробежная сила выталкивает воздух к краю крыльчатки, заставляя его с огромной скоростью покидать ее полость. Маленькие лопатки, расположенные вокруг крыльчатки преобразуют высокоскоростной поток воздуха с низким давлением в низкоскоростной поток с высоким давлением.

Фото. Центробежный компрессор

Достоинства компрессора

Основным достоинством компрессора является, естественно, увеличение мощности двигателя транспортного средства. Эксперты считают механические нагнетатели несколько лучше турбированных, потому что двигатели, оборудованные ими, не имеют задержки реакции в ответ на нажатие водителем педали газа, потому что механические компрессоры приводятся в движение непосредственно от коленчатого вала двигателя. Турбокомпрессоры в свою очередь подвержены отставанию, так как выхлопные газы набирают скорость нужную для раскручивания турбин лишь после истечения некоторого времени.

Недостатки двигателей

Так как компрессор запускается с помощью коленчатого вала мотора, это немного уменьшает мощность силового агрегата. Компрессор увеличивает нагрузку двигателя, поэтому последний должен быть крепким настолько, чтобы выдерживать сильные взрывы в камере сгорания. Современные автопроизводители учитывают это условие и создают более сильные узлы для моторов, предназначенных для работы в паре с компрессором, что повышает стоимость автомобиля, а также стоимость его технического обслуживания.

В целом нагнетатели – это наиболее эффективный способ добавить двигателю транспортного средства лошадиных сил или мощности другими словами. Компрессор может добавить от 50 до 100% мощности, поэтому его часто устанавливают на свои авто гонщики и приверженцы высокоскоростной езды.

В погоне за мощностью: Нагнетатели

Как мы писали в предыдущем номере, увеличить мощность двигателя можно единственным способом — сжигая больше горючей смеси. Этого можно добиться разными способами, но наиболее распространенные — увеличение рабочего объема двигателя или увеличение подачи горючей смеси в цилиндры посредством наддува. Первая схема хорошо известна по американским многолитровым машинам. Очевидный плюс — простота конструкции такого двигателя и, следовательно, более высокий ресурс. Минус — большая масса, что ведет за собой увеличение габаритов и веса автомобиля и, как следствие, ухудшение управляемости.

Наддув обязательно ведет к усложнению конструкции двигателя, что не может не сказываться на надежности, но позволяет достичь большей мощности при меньших размерах и габаритах. Если на Porsche поставить 12-цилиндровый двигатель, мы получим классический американский автомобиль, пускай и с прекрасной разгонной динамикой. Удивительно маневренными немецкие машины делают компактные 6-цилиндровые двигатели, в которых они умудряются снимать с 3,5 л объема мощность в 456 л.с.

Наддувательство

Самым элементарным является инерционный наддув. Принцип его действия действительно прост: на капоте, если двигатель находится впереди, или по бокам или на крыше, если мотор сзади, ставятся дополнительные воздухозаборники, от которых по воздуховоду подводится дополнительный воздух к впускному коллектору. Заметим сразу, что воздухозаборники «ушастого» «Запорожца» никакого отношения к наддуву не имели — они служили для охлаждения двигателя. Точно так же заблуждались владельцы «тюнинговых» «Жигулей», которым умельцы устанавливали такие воздухозаборники на капоте. Дело в том, что инерционный наддув начинает работать только на скорости выше 180 км/ч, которую продукт отечественного автопрома развить не мог ни при каких обстоятельствах. А увидеть действующую систему в Москве можно на нескольких Pontiac Firebird Trans Am, на которые инерционный наддув ставился на заводе.

Читать еще:  Лада веста горит абс и есп

Реальную же прибавку в мощности можно получить, только установив компрессор. Если он приводится механической передачей от коленвала, то такое устройство чаще всего называют механическим нагнетателем в России, compressor — в Германии, supercharger — в Америке и blower — в Англии. Если же компрессор вращается турбиной, размещенной в выпускном тракте двигателя, то его чаще всего называют турбонагнетателем (turbocharger).

С немецким акцентом

Впервые наддув применил в своих автомобилях легендарный француз Луис Рено. По иронии судьбы сегодня Renault — одна из немногих компаний, не применяющая наддув в своих двигателях для легковых автомобилей. Мировую же известность механическим нагнетателям принесла компания Mercedes-Benz, устанавливающая наддувочные компрессоры в конце 20-х сначала на гоночные, а начиная с 30-х — и на серийные машины. После того, как компрессорные «Мерседесы» полюбили Адольф Гитлер и немецкие кинодивы, мода на наддувные машины перекинулась на Голливуд и оттуда — на весь мир. Золотой век немецких «компрессоров» закончился одновременно с началом Второй мировой войны. Основное применение компрессоров в военное время пришлось на авиацию: наддув использовался для компенсации недостатка кислорода на больших высотах. Особенно в этом преуспели американцы. Поэтому неслучайно в послевоенное время центр производства механических нагнетателей переместился за океан. Даже вновь появившиеся на «Мерседесах» после полувекового перерыва механические нагнетатели для немецкого гиганта поставляет американская компания Eaton, что, впрочем, не очень афишируется.

Но это не значит, что европейцы распрощались с идеей наддува. Ни для кого не секрет, что к мерседесовским нагнетателям в 30-е годы приложил руку небезызвестный конструктор Фердинанд Порше. Но на собственных двигателях он решил ставить турбонагнетатели. Проблема заключалась в том, что они приводятся в действие отработанными газами и должны выдерживать довольно высокие температуры. Долгое время не существовало жаропрочных и прочных материалов и турбокомпрессоры оставались капризными и ненадежными агрегатами. И только сильный прогресс немецкой оборонной промышленности 40-х годов в области авиационных турбореактивных двигателей наконец-то дал технологии и материалы для производства надежных автомобильных турбин. С тех пор лучшие турбомоторы в Европе — у Porsche.

Борьба с ямами

Современный турбокомпрессор конструктивно проще механического нагнетателя, но имеет собственные проблемы — высокую требовательность к качеству масла и, самое главное, медленный отклик на нажатие педали газа, что обусловливается инерцией турбины. С недостатком борются, устанавливая вместо одной большой две маленькие турбины (меньше масса — меньше инерция), по одной на свою сторону двигателя. Такая схема часто называется «битурбо».

Другая проблема, связанная с аэродинамикой турбины, так называемая «турбояма», — практически полное отсутствие наддува до 2500−2800 об./мин. Проблему решают разными способами, включая такую экзотику, как подкрутка турбины высокоскоростным электродвигателем.

Механический нагнетатель, который жестко связан с валом двигателя, имеет линейную зависимость наддува от оборотов: автомобиль практически мгновенно реагирует на нажатие педали акселератора, что особенно ценно при разгоне. Недостаток же данной схемы состоит в меньшем КПД по сравнению с турбонагнетателями: механический нагнетатель отбирает мощность с вала двигателя, а турбина приводится в движение практически дармовыми выхлопными газами.

Недокрутить — пропасть, перекрутить — пропасть

Независимо от схемы привода, собственно воздух нагнетает компрессор. Наибольшее распространение получили две схемы — роторнозубчатая схема Roots, запатентованная в 1866 году братьями Филандером и Фрэнсисом Рутсами, и центробежные нагнетатели.

Достоинство нагнетателей Roots в их простоте. Первоначально рассчитанные для двухтактных двигателей, подобные нагнетатели по сути являются импульсными, что не лучшим образом сказывается на характеристиках двигателей. При такой схеме частота вращения компрессора обычно составляет 0,5−2 частоты оборотов коленвала двигателя. На больших оборотах компрессор может выйти из строя, поэтому на современных нагнетателях применяются специальные центробежные муфты, ограничивающие обороты.

Рабочая частота вращения центробежных нагнетателей составляет 40−90 тыс. об./мин (на некоторых моделях — 90−130). Если перекрутить такой компрессор, поток нагнетаемого воздуха перестает быть ламинарным и возникающая турбулентность начинает тормозить поток — давление падает. Если же недокрутить, то центробежная сила становится недостаточной для создания давления и наддув практически сходит на нет. В итоге получается, что частоту вращения центробежного нагнетателя надо поддерживать в пределах +/- 50%, тогда как во время движения частота работы двигателя меняется в среднем в 7 раз. Все это приводит к установке разнообразных вариаторов и усложнению конструкции.

Другая проблема — в предельном максимальном давлении, которое могут выдержать автомобильные двигатели. Хорошие моторы позволяют поднимать давление во впускном коллекторе в 1,6−1,7 раза, а компрессоры запросто усиливают давление в 2,7 раза. Чтобы избежать повышенного давления, приходится ставить перепускные клапана для ограничения максимального давления.

Само собой разумеется, повышение давления на входе ведет к повышению давления в цилиндрах. Но современные автомобильные двигатели уже подошли к пределу. Степень сжатия в последних моторах Mercedes достигла 10−10,5 раз, а в Porsche — 11−11,5 раз. При большем сжатии даже высокооктановый бензин перестает гореть и начинает детонировать — взрываться. Выход — либо применять специальные гипероктановые топлива, имеющие степень сжатия 17−18, на основе метанола или нитрометана, либо ставить моторы, изначально имеющие низкую степень сжатия — 8−8,5. Это, кстати, объясняет, почему ставить нагнетатели на ультрасовременные двигатели бессмысленно.

Механика ручной сборки

В заводских условиях проще всего ставить именно турбонаддув — больше выигрыш в мощности, менее сложная конструкция, более простая регулировка. В механических нагнетателях добавляются проблемы с размыкателями на холостых оборотах, системами управления компрессора, вариатором Хотя некоторых это не пугает — за возможность иметь ровную тягу во всех диапазонах некоторые компании идут на усложнение конструкции и ставят механические нагнетатели — например, Mercedes, Jaguar, Land Rover. Но это, скорее, исключение. Гораздо чаще на мощных машинах можно увидеть слово «Turbo».

Другое дело — тюнинг. Здесь побоку повышенный расход топлива, повышенная токсичность и холостой ход, главное — дополнительная мощность. Тюнинговый наддув двигателей — это царство механических нагнетателей и устаревших многолитровых моторов. И то и другое, само собой разумеется, американское.

С лучших современных двигателей, например с 2,2-литрового турбодвигателя Porsche, конструкторы умудряются снимать по 160 л.с. с литра. Классический 5,4-литровый двигатель GM выдает 70 л.с. с литра. Добавление дополнительных 50−100 л.с. на литр не приведет к летальным последствиям для такого мотора, в отличие от «европейца». Осталась сущая безделица — найти свободное место под капотом и купить за

$35 тыс. готовый набор для установки нагнетателя.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector